5.4 Расчет режимов резания

Режимы резания для точение цилиндрической поверхности 122h6 определяем расчетно-аналитическим методом.

Исходные данные.

Обработка производится на токарно-винторезном станке с ЧПУмодели1М63БФ101. Обрабатываемый материал – конструкционная сталь 38ХА с твердостью НВ 260,_B = 930 Мпа, K_{u тв.спл.} = 0.7, K_{u б.ст.} = 0.8.. Заготовка – штамповка. Диаметр заготовки после предыдущей обработкиD=175мм, диаметр готового эксцентрикового коленаD=122,6мм.

Паспортные данные станка 1М63БФ101 представлены в пункте 5.2.

Обработка этих поверхнотей не является окончательной – после токарной будет проводиться шлифовальная операция.

Обработка ведется сборным резцом для контурного точения, правым, с опорной пластиной 701-2204 ГОСТ 19073-80; способ крепления пластины – одноплечим прихватом. Обозначение резца – 2103-0711 ГОСТ 20872-80 (3, таблица 22, с. 264).

Геометрические параметры режущей части :

- угол в плане =45;

• задний угол =6;

• передний угол =6;

• радиус вершины резца r =0,8 мм;

• угол наклона режущей кромки =0.

Период стойкости Т=30 мин.

Определяем режимы резания.

Так как колено эксцентриковое – припуск будет сниматься неравномерно.Определим максимальную глубину резания.

Глубина резания t, мм, определяется по формуле

t=( D_ЗАГ – D_ОБР)/2; (5.1)

где D_ЗАГ – диаметр заготовки до обработки, мм;

D_ОБР – диаметр заготовки после обработки, мм;

t=(152,5– 122,6)/2 = 14,95мм

Так как припуск большой,обработку будем производить в 6 проходов. Назначаем глубину резания t=2,5мм.

Подача выбирается по таблице 14 ([2], с. 268). Для шероховатости Ra 2,5 и радиуса при вершине r=0,8 мм подача равна S=0,2 мм/об.

Скорость резания v, м/мин, определяется по формуле :

v =К_V, (5.2)

где С_V – коэффициент, табличная величина;

m, x, y  показатели степеней, табличные величины;

Т  период стойкости, мин;

К_V  поправочный коэффициент.

Коэффициент С_V и показатели степеней выбираются по таблице 17

([2], с. 270): С_V =420; x=0,15; y=0,20; m=0,20.

Коэффициент К_V определяется по формуле:

К_V = К_MV  К_ПV  К_ИV , (5.3)

где К_МV  коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

К_ПV  коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности;

К_МV  коэффициент, учитывающий влияние материала инструмента;

К_{ V}  коэффициент, учитывающий влияние геометрии резца.

Значение коэффициента К_MV определяется по формуле

([2], таблица 1, с.261):

(5.4)

где К_г– коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости

_B – фактический параметр твердости материала;

n_V  показатель степени;

К_г= 0.8 - при обработке резцами из твёрдого сплава ([5], таблица 2, с.262).

n_V =1,25 - при обработке резцами из твёрдого сплава ([5], таблица 2, с.262).

К_МV =0,8(750/930)^1,25=0,61;

К_ПV =0,8- для деталей из поковки([5], таблица 5, с. 263);

К_ИV =0,65 - для инструмента из твёрдого сплава марки Т5К10

([5], таблица 6, с. 263).

К_V = 0,610,80,65 = 0,32;

v =(420/ 30^0,2 2,5^0,15 0,2 ^0,2 ) 0,32= 84,6 м/мин;

Частота вращения шпинделя n, об/мин, определяется по формуле:

n =; (5.5)

где D - диаметр заготовки, формируемый при обработке.

n =(100084,6)/(3,14175)=153,9 об/мин;

Корректируем частоту вращения шпинделя по станку. Принимаем, согласно паспортным данным станка, n=150 об/мин. Определяем скорректированную скорость резания:

(5.6)

Определяем минутную подачу по формуле:

S_м=S_оn =0,25150 =37,5 мм/мин; (5.7)

Выполним проверку достаточности мощности станка. Мощность, потребная на резание определяется по формуле:

(5.8)

где P_z – тангенциальная составляющая силы резания.

(5.9)

где C_p – коэффициент, зависящий от угла в плане.

Принимаем C_p =285 – для  = 45 ([6],табл.2,с.42).

P_z = 285  0,25 0,2 ^0,75 82,4 ^-0,5 =9,4

N_э=9.482.4/6120=12 кВт

Следовательно, при таком режиме резания обработка на выбранном станке возможна.

Результаты расчёта сведены в таблицу (таблица 5.3):

Таблица 5.3 - Режимы резания при обработке поверхности 122,6

Параметр	Величина
Глубина резания, мм	2,5
Подача, мм/об	0,2
Частота вращения шпинделя, об/мин	150
Минутная подача, мм/мин	37,5
Скорость резания, м/мин	82,4

Рассмотрим обработку поверхностей конавок 8 и 12 (рисунок 5.1).На эти переходы данной операции осуществляем выбор режимов резания табличным методом в соответствии с источником [6].

1) Выбор глубины резания.

Выбор минимально необходимой глубины резания осуществляется по карте 2 с. 37.Припуск на этих поверхностях такой же, как и на вышерассмотренных. Принимаем номинальную глубину резания равной 2 мм.

2) Выбор подачи.

Падачу выбираем по карте 6 (с. 46). Для поверхностей 8 и 12 табличная подача равна 0,20 мм/об. Выбранное значение подачи корректируем с учетом попра­вочных коэффициентов, которые выбираем по карте 8 для измененных условий в зависимости от:

• инструментального материала К_и=1,1 ;

• сечения державки резца К_д=1,2 ;

• радиуса вершины резца К_р=0,85 ;

• квалитета обрабатываемой детали К_к=1,15 ;

• кинематического угла в плане K_ки=1 ;

Окончательно значение подачи для обработки поверхностей 8 и 12 определяется по формуле:

S=S_ТК_иК_дК_рК_кК_ки; (5.10)

Подставляя значения получим:

S=0,21,11,20,851,151=0,26 мм/об;

3) Выбор скорости резания.

Скорость резания для обработки поверхностей 8 и 12 определяется по карте 21 (с. 80). Для поверхностей 2 и 3 V_T=203 м/мин.По карте 23 (с. 82) выбираем поправочные коэффициенты на скорость резания в зависимости от:

• инструментального материала К_и=0,85;

• группы обрабатываемого материала Кс=1;

• вида обработки К_о=1;

• жесткости станка К_ж=0,70;

• геометрических параметров резца К_г=0,95;

• периода стойкости режущей части резца К_Т=1;

• наличия охлаждения K_ох=0,75.

Значение скорректированной скорости резания определяется по формуле:

V=V_TК_иК_оК_жК_сК_гК_тК_ох; (5.11)

Скорректированная скорость резания равна

V=2030,85110,70,9510,75=86 м/мин;

4) Определение частоты вращения шпинделя.

Частота вращения шпинделя определяется по формуле (5.5)

Корректируем полученную частоту по паспортным данным станка, принимаем: n_ф =22 об/мин.

Определяем фактическую скорость резания по формуле (5.6):

5) Определение минутной подачи.

Минутную подачу рассчитывают по формуле (5.7)

S_м= 0,2622=5,75 мм/мин;

6) Проверка достаточности мощности станка.

Мощность резания N_рез , кВт, определяется по формуле:

N_рез =N_{рез Т}   К_МN, (5.12)

где N_резТ  табличное значение мощности, затрачиваемой на резание;

К_MN  поправочный коэффициент, учитывающий влияние механических свойств обрабатываемого материала;

v_ф  фактическая скорость резания;

v_т  табличное значение скорости резания.

Для поверхностей 8 и 12 - N_{рез Т}=2,7 кВт (карта 21, с. 78); Поправочный коэффициент выбирается по карте 24 (с. 85) К_МN=0,85.

N_рез. = 2,7(91,3/86)0,85 =2,4 кВт;

Мощность привода главного движения рассчитывается по формуле

N=N_дв; (5.13)

N=15*0,8=12 кВт. Следовательно, N=12кВт  N_рез =2,4 кВт,а значит резание осуществимо.

Проверка достаточности усилия подачи проводится по тангенциальной составляющей сил резания Р_z , которая определяется по формуле:

Р_z = ; (5.14)

где Р_Х  осевая составляющая сил резания;

P_Y  радиальная составляющая.

Значение каждой из составляющих определяется по формуле:

P_i = P_{i T}  K_{P i}  K_{P i}  K_{P I}; (5.15)

где P_{i T}  табличное значение каждой из составляющих сил резания;

K_{P i}  коэффициент влияния угла в плане;

K_{P i}  коэффициент влияния переднего угла;

K_{P i}  коэффициент влияния угла наклона режущей кромки.

Значения составляющих сил резания в зависимости от глубины резания и подачи определяются по карте 33 (с. 98):Р_XT =890 Н; P_YT =310 Н.

Поправочные коэффициенты определяются по карте 33 (с. 99-100):

K_{P X}=K_{P Y} =1,0; K_{P X} =1,5; K_{P Y} =1,3; K_{P X}=K_{P Y}=1,0.

Тогда:

Р_X =890  1  1,5  1,0 = 1335 Н;

Р_Y =310 1  1,3  1,0 = 403 Н;

Усилие подачи станка равно Р_о=8000 Н1394 Н, значит обработка возможна. Результаты расчёта сведены в таблицу 5.4.

Таблица 5.4 - Режимы резания на токарную операцию

определенные табличным способом

Параметр	Величина
Глубина резания, мм	2,5
Подача, мм/об	0,26
Частота вращения шпинделя, об/мин	22
Минутная подача, мм/мин	5,75
Скорость резания, м/мин	91,3
Мощность, затрачиваемая на резание, кВт	2,4